Мехатроника: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
MBHbot (обсуждение | вклад) м replaced: ее → её |
м откат правок 46.242.8.55 (обс.) к версии Yevrowl Метка: откат |
||
(не показано 48 промежуточных версий 32 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
[[Файл:MechatronicsDiagram (ru).svg| |
[[Файл:MechatronicsDiagram (ru).svg|мини|300px]] |
||
'''Мехатро́ника''' — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов [[точная механика|точной механики]] с [[электроника|электронными]], электротехническими и [[вычислительная техника|компьютерными]] компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями. |
|||
== Цели, задачи и методы == |
|||
'''Мехатро́ника''' — это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями. Для мехатроники характерно стремление к полной интеграции механики, электрических машин, [[Ключ (электротехника)|силовой электроники]], программируемых [[контроллер]]ов, [[Микропроцессорная система|микропроцессорной техники]] и [[Программное обеспечение|программного обеспечения]]. |
|||
[[Файл:Brain memory.JPG|мини|[[Антропоморфность|Антропоморфная]] реализация модуля робототехнической памяти (2014 год)]] |
|||
Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда разнородных и обособленных областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Считается, что результат их совместного использования можно назвать «истинно мехатронным» только тогда, когда его компоненты образуют систему, обладающую принципиально новыми свойствами, которых не наблюдается у составляющих её частей<ref name="pd10">{{книга |
|||
| автор = Подураев Ю. В. |
|||
| часть = Введение |
|||
| ссылка часть = |
|||
| заглавие = Мехатроника: основы, методы, применение |
|||
| ссылка = |
|||
| викитека = |
|||
| ответственный = |
|||
| издание = 2-е |
|||
| место = {{М.}} |
|||
| издательство = «Машиностроение» |
|||
| год = 2007 |
|||
| том = |
|||
| страницы = 10 |
|||
| столбцы = |
|||
| страниц = 256 |
|||
| серия = |
|||
| isbn = 978-5-217-03388-1 |
|||
| doi = |
|||
| тираж = |
|||
| ref = |
|||
}}</ref>. |
|||
Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность<ref name="pd16">{{книга |
|||
| автор = Подураев Ю. В. |
|||
| часть = Понятие о мехатронике |
|||
| ссылка часть = |
|||
| заглавие = Мехатроника: основы, методы, применение |
|||
| оригинал = |
|||
| ссылка = |
|||
| викитека = |
|||
| ответственный = |
|||
| издание = 2-е |
|||
| место = {{М.}} |
|||
| издательство = «Машиностроение» |
|||
| год = 2007 |
|||
| том = |
|||
| страницы = 16 |
|||
| столбцы = |
|||
| страниц = 256 |
|||
| серия = |
|||
| isbn = 978-5-217-03388-1 |
|||
| doi = |
|||
| тираж = |
|||
| ref = |
|||
}}</ref>. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление клaссического научного принципа [[декомпозиция|декомпозиции]]<ref>{{книга |
|||
| автор = Б. М. Готлиб |
|||
| часть = Предисловие |
|||
| ссылка часть = |
|||
| заглавие = Введение в мехатронику. Учебное пособие |
|||
| оригинал = |
|||
| ссылка = |
|||
| викитека = |
|||
| ответственный = |
|||
| издание = |
|||
| место = [[Екатеринбург]] |
|||
| издательство = Уральский государственный университет путей сообщения |
|||
| год = 2007 |
|||
| том = |
|||
| страницы = 8 |
|||
| столбцы = |
|||
| страниц = 782 |
|||
| серия = |
|||
| isbn = |
|||
| doi = |
|||
| тираж = |
|||
| ref = |
|||
}}</ref>. |
|||
== О термине == |
== О термине == |
||
Строка 9: | Строка 79: | ||
Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в [[Япония|Японии]], а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». |
Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в [[Япония|Японии]], а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». |
||
Непосредственным автором является японец Тецуро |
Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании [[Yaskawa Electric]], а сам термин появился в 1969 году<ref>{{книга |
||
| автор = Б. М. Готлиб |
|||
| часть = Мехатроника - основа интеллектуальной техники нового поколения |
|||
| ссылка часть = |
|||
| заглавие = Введение в мехатронику. Учебное пособие |
|||
| оригинал = |
|||
| ссылка = |
|||
| викитека = |
|||
| ответственный = |
|||
| издание = |
|||
| место = Екатеринбург |
|||
| издательство = Уральский государственный университет путей сообщения |
|||
| год = 2007 |
|||
| том = |
|||
| страницы = 11 |
|||
| столбцы = |
|||
| страниц = 782 |
|||
| серия = |
|||
| isbn = |
|||
| doi = |
|||
| тираж = |
|||
| ref = |
|||
}}</ref>. |
|||
Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова [[механика]], и «-троника», от слова [[электроника]]. Сначала данный термин был [[Товарный знак|торговой маркой]] (зарегистрирована в |
Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова [[механика]], и «-троника», от слова [[электроника]]. Сначала данный термин был [[Товарный знак|торговой маркой]] (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака. |
||
Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин |
Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен. |
||
Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин |
Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. |
||
Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире. |
Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире. |
||
Строка 28: | Строка 120: | ||
Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных [[микроконтроллер]]ов, [[Персональный компьютер|ПК]] или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры [[АЦП]], интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной. |
Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных [[микроконтроллер]]ов, [[Персональный компьютер|ПК]] или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры [[АЦП]], интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной. |
||
Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как [[электромагнитный подвес|электромагнитные подвесы]], заменяющие обычные [[Подшипниковый узел|подшипниковые узлы]]. |
Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как [[электромагнитный подвес|электромагнитные подвесы]], заменяющие обычные [[Подшипниковый узел|подшипниковые узлы]]. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в России применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства. |
||
== Мехатроника сегодня == |
== Мехатроника сегодня == |
||
Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: [[робототехника]], автомобильная, авиационная и [[космическая техника]], медицинское и спортивное оборудование, [[бытовая техника]] |
Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: [[робототехника]], автомобильная, авиационная и [[космическая техника]], медицинское и спортивное оборудование, [[бытовая техника]], [[экзоскелет]]ы |
||
== Примеры мехатронных систем == |
== Примеры мехатронных систем == |
||
[[Файл:FMS1_small. |
[[Файл:FMS1_small.JPG|мини|Учебная мехатронная система: учебный робот [[SCORBOT-ER 4u]] обслуживает настольные станки с ЧПУ]] |
||
Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с [[Антиблокировочная система|АБС]] (антиблокировочной системой). |
Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с [[Антиблокировочная система|АБС]] (антиблокировочной системой). |
||
[[Персональный компьютер]] также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы |
[[Персональный компьютер]] также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы<ref name="pd10"/>. |
||
* [[роботы]] |
* [[роботы]] |
||
* станки c [[ЧПУ]] |
* станки c [[ЧПУ]] |
||
* [[пневматическая почта]] |
|||
* [[экзоскелет]] |
|||
== См. также == |
== См. также == |
||
* [[Электромеханотроника]] |
|||
* [[Киберфизическая система]] |
|||
* [[Механотрон]] |
* [[Механотрон]] |
||
* [[Синергия]] |
* [[Синергия]] |
||
== Примечания == |
|||
{{примечания}} |
|||
== Литература == |
== Литература == |
||
* ''Мехатроника:'' Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3 |
* ''Мехатроника:'' Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3 |
||
* ''[[Подураев, Юрий Викторович|Подураев Ю. В.]]'' Мехатроника. Основы, методы, применение. — 2-е изд., перераб и доп. — М.: Машиностроение, 2007. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1 |
|||
* {{книга |
* {{книга |
||
|автор = |
|автор = |
||
|заглавие = Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие |
|||
|часть = |
|||
|заглавие = Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие |оригинал = |
|||
|ссылка = |
|ссылка = |
||
|ответственный = А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда |
|ответственный = А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда |
||
Строка 68: | Строка 165: | ||
* {{книга |
* {{книга |
||
|автор = Карнаухов Н. Ф. |
|автор = Карнаухов Н. Ф. |
||
|часть = |
|||
|заглавие = Электромеханические и мехатронные системы |
|заглавие = Электромеханические и мехатронные системы |
||
|оригинал = |
|||
|ссылка = |
|ссылка = |
||
|ответственный = |
|ответственный = |
||
Строка 84: | Строка 179: | ||
|тираж = 3000 |
|тираж = 3000 |
||
}} |
}} |
||
* ''[[Егоров, Олег Дмитриевич|Егоров |
* ''[[Егоров, Олег Дмитриевич|Егоров О. Д.]]'', ''[[Подураев, Юрий Викторович|Подураев Ю. В.]]'' Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с. |
||
* {{книга |автор = Брага Н. |заглавие = Создание роботов в домашних условиях |место = М. |издательство = НТ Пресс |год = 2007 |страниц = 368 |isbn = 5-477-00749-4 |ref = Брага}} |
|||
* ''Камлюк В. С.'', ''Камлюк Д. В.'' Мехатронные модули и системы в технологическом оборудовании для микроэлектроники: учебное пособие — Минск : РИПО, 2016. — 383 с. : схем., табл. — Библиогр. в кн. — ISBN 978-985-503-627-3 |
|||
* ''Камлюк В. С.'' Новая парадигма — мехатронизация. — Москва: изд.сис. Ridero, 2018. — 32 с. УДК 82− 9,ББК 76.01,К18− ISBN 978-5-4493-7287-1 |
|||
* ''[[Герман-Галкин, Сергей Германович|Герман-Галкин С. Г.]]'' Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных схем на ПК. СПб, «Корона-Век», 2008. ISBN 978-5-903389-39-9. |
|||
== Ссылки == |
== Ссылки == |
||
* {{cite web |author = |url = http://ysa.ifmo.ru/data/publications/BOOK004/paper013.pdf |deadlink = yes |title = «Теоретические и практические проблемы развития мехатроники» |lang = |archiveurl = https://web.archive.org/web/20070108191724/http://ysa.ifmo.ru/data/publications/BOOK004/paper013.pdf |archivedate = 2007-01-08}} |
|||
{{Внешние ссылки нежелательны}} |
|||
* [http://ysa.ifmo.ru/data/publications/BOOK004/paper013.pdf «Теоретические и практические проблемы развития мехатроники»] |
|||
{{rq|style}} |
|||
{{вс}} |
|||
{{Робототехника}} |
{{Робототехника}} |
||
{{Разделы механики}} |
|||
[[Категория: |
[[Категория:Мехатроника]] |
||
[[Категория:Механика]] |
|||
[[Категория:Электроника]] |
|||
[[Категория:Автоматизация производства]] |
Текущая версия от 12:57, 22 сентября 2024
Мехатро́ника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.
Цели, задачи и методы
[править | править код]Развитие мехатроники осуществляется на базе объединения сведений из ряда разнородных и обособленных областей: прецизионной механики, электротехники, микроэлектроники, информационных технологий, силовой электроники и других научно-технических дисциплин. Считается, что результат их совместного использования можно назвать «истинно мехатронным» только тогда, когда его компоненты образуют систему, обладающую принципиально новыми свойствами, которых не наблюдается у составляющих её частей[1].
Основной целью мехатроники, как научно-технической дисциплины, является разработка принципиально новых функциональных узлов, блоков и модулей, реализующих двигательные функции, которые используются как основа для подвижных интеллектуальных машин и систем. В связи с этим, предметом мехатроники становятся технологические процессы проектирования и выпуска систем и машин, способных реализовать требуемый двигательный функционал. Методология, используемая в рамках мехатроники, опирается на взаимную интеграцию технологий, структурных элементов, информационных и энергетических процессов из целого перечня естественно-научных и инженерных направлений (информатики, точной механики, микроэлектроники, автоматического управления и т. п.), которые обладают различной физической природой и, все вместе, закладывают в основе мехатроники её междисциплинарную сущность[2]. Таким образом, стремясь к системному подходу мехатроника воплощает в себе преодоление клaссического научного принципа декомпозиции[3].
О термине
[править | править код]Начиная c 1930-х годов в некоторых зарубежных странах (см. департамент Drive Technology фирмы Siemens) и СССР для названия систем обеспечения требуемых движений посредством электричества применяется термин электрический привод (сокращенно электропривод).
С развитием электрических приводов и возможностей их применения в индустриально-производственных и транспортных системах, стала очевидна необходимость полной интеграции составляющих элементов электропривода: механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения для наиболее полного использования возможностей электропривода и обеспечения им прецизионного движения.
Так как наиболее полное развитие данные тенденции получили в Японии, а с термином «электрический привод» как самостоятельной технической системой там знакомы не были, для описания данных систем в Японии был введен термин «мехатроника». Непосредственным автором является японец Тецуро Мори (Tetsuro Mori), старший инженер компании Yaskawa Electric, а сам термин появился в 1969 году[4].
Термин состоит из двух частей — «меха-», от слова механика, и «-троника», от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой (зарегистрирована в 1972 году), но после его широкого распространения компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака.
Из Японии мехатроника распространилась по всему миру. Из иностранных изданий термин «мехатроника» попал в Россию и стал широко известен.
Сейчас под мехатроникой понимают системы электропривода с исполнительными органами относительно небольшой мощности, обеспечивающие прецизионные движения и имеющие развитую систему управления. Сам термин «мехатроника» используется, прежде всего, для отделения от общепромышленных систем электропривода и подчеркивания особых требований к мехатронным системам. Именно в таком смысле мехатроника как область техники известна в мире.
Связанные понятия
[править | править код]Стандартное определение (1995):
Мехатронный модуль — это функционально и конструктивно самостоятельное изделие для реализации движений с взаимопроникновением и синергетической аппаратно-программной интеграцией составляющих его элементов, имеющих различную физическую природу.
К элементам различной физической природы относят механические, электротехнические, электронные, цифровые, пневматические, гидравлические, информационные и т. д. компоненты.
Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.
Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает её надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.
Иногда система содержит принципиально новые с конструкторской точки зрения узлы, такие как электромагнитные подвесы, заменяющие обычные подшипниковые узлы. Такие подвесы дороги и сложны в управлении и в России применяются редко (на 2005 г.). Одной из областей применения электромагнитных подвесов являются турбины, перекачивающие газ по трубопроводам. Обычные подшипники здесь плохи тем, что в смазку проникают газы — она теряет свои свойства.
Мехатроника сегодня
[править | править код]Многие современные системы являются мехатронными или используют элементы мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, автомобильная, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника, экзоскелеты
Примеры мехатронных систем
[править | править код]Типичная мехатронная система — тормозная система автомобиля с АБС (антиблокировочной системой).
Персональный компьютер также является мехатронной системой: ЭВМ содержит много мехатронных составляющих: жёсткие диски, оптические приводы[1].
- роботы
- станки c ЧПУ
- пневматическая почта
- экзоскелет
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 Подураев Ю. В. Введение // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 10. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
- ↑ Подураев Ю. В. Понятие о мехатронике // Мехатроника: основы, методы, применение. — 2-е. — М.: «Машиностроение», 2007. — С. 16. — 256 с. — ISBN 978-5-217-03388-1.
- ↑ Б. М. Готлиб. Предисловие // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 8. — 782 с.
- ↑ Б. М. Готлиб. Мехатроника - основа интеллектуальной техники нового поколения // Введение в мехатронику. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский государственный университет путей сообщения, 2007. — С. 11. — 782 с.
Литература
[править | править код]- Мехатроника: Пер с япон. / Исии Х., Иноуэ Х., Симояма И. и др. — М.: Мир, 1988. — С. 318. — ISBN 5-03-000059-3
- Введение в мехатронику: В 2-х кн. Учебное пособие / А. К. Тугенгольд, И. В. Богуславский, Е. А. Лукьянов и др. Под ред. А. К. Тугенгольда. — Ростов н/Д.: Издательский центр ДГТУ, 2004. — ISBN 5-7890-0294-3.
- Карнаухов Н. Ф. Электромеханические и мехатронные системы. — Ростов н/Д.: Феникс, 2006. — 320 с. — (Высшее образование). — 3000 экз. — ISBN 5-222-08228-8.
- Егоров О. Д., Подураев Ю. В. Конструирование мехатронных модулей. — М.: Издательство МГТУ «Станкин», 2004. — 368 с.
- Брага Н. Создание роботов в домашних условиях. — М.: НТ Пресс, 2007. — 368 с. — ISBN 5-477-00749-4.
- Камлюк В. С., Камлюк Д. В. Мехатронные модули и системы в технологическом оборудовании для микроэлектроники: учебное пособие — Минск : РИПО, 2016. — 383 с. : схем., табл. — Библиогр. в кн. — ISBN 978-985-503-627-3
- Камлюк В. С. Новая парадигма — мехатронизация. — Москва: изд.сис. Ridero, 2018. — 32 с. УДК 82− 9,ББК 76.01,К18− ISBN 978-5-4493-7287-1
- Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных схем на ПК. СПб, «Корона-Век», 2008. ISBN 978-5-903389-39-9.
Ссылки
[править | править код]- «Теоретические и практические проблемы развития мехатроники» . Архивировано из оригинала 8 января 2007 года.